[发明专利]增强自润滑铸型尼龙

说明书

本发明涉及一种减摩耐磨材料，属于一种铸型尼龙及其制造方法。

现有的轴承制造材料，采用在氟化聚合物中添加少量的玻璃物质，使其耐摩性和润滑性得到改善，并具有良好的成型性能（JP特开召52-66562）。也有采用在尼龙材料中添加表面活性剂、液态润滑剂、石墨等材料制成的减摩材料（USP4076347）。或者是将用二硫化钼作分散相的尼龙材料，在压力下浸注于由青铜等金属粉末烧结成的多孔基体中，制成复合轴承材料（USP3305325）。但上述的轴承材料存在着如下的缺陷：氟化聚合物的加工困难，强度、耐磨性和润滑性相对较差;添加液态润滑剂、石墨等材料的尼龙材料其综合机械物理性能较差，尤其是强度和耐磨性能;金属多孔基体与尼龙构成的复合材料，存在多孔体能否完全被尼龙材料注满的问题，并且其制造过程极其复杂，这种材料仅适用于轻负荷和中等负荷的条件。

本发明的目的在于提供一种耐磨、耐热具有优良自润滑性能和尺寸稳定性的，特别是抗压、抗冲击强度较高的增强自润滑铸型尼龙及其制造方法，以克服已知技术的缺陷。

本发明的增强自润滑铸型尼龙以己内酰胺为基本原料，并添加了玻璃纤维粉和固体润滑剂。这种增强自润滑铸型尼龙由己内酰胺及添加组分的混合料在碱性条件下经聚合后采用离心浇铸方法成型，混合料中玻璃纤维粉规格粒度为200微米左右，无碱无蜡的，经5-25%浓度的有机硅烷处理剂处理并干燥，固体润滑材料是二硫化钼，石墨和氮化硼，这些材料最好为试剂级的，也可以用铅粉作为固体润滑剂。另外还可添加适量的防老化材料。

本发明材料组成配比是可以调节的，最佳配比（重量份）是：

己内酰胺    100;

玻璃纤维粉    2-8;

二硫化钼    2-3;

石墨    0.5-0.8;

氮化硼    0.3-0.5。

另外，还可以添加适量的稳定剂（防老化材料）。

本发明的工艺过程如下：

将经过计量的己内酰胺单体投入反应釜中加热熔融，待温度达到90-100℃时，开启反应釜与真空泵连接的伐门进行抽气减压除水，一般经过15-20分钟，釜内温度为130-140℃，真空度为750毫米汞柱左右，溶液处于沸腾状态，这时停止抽气，打开反应釜孔盖，使釜内恢复常压，加入催化剂氢氧化钠，催化剂加入量为投入的己内酰胺量的千分之三。然后将孔盖盖好，继续抽气减压除水，这时熔液一直处于沸腾状态，并呈现大气泡，除水时间需15-20分钟，釜内料温为140-146℃，真空度为750毫米汞柱左右，除水完毕后，将固体润滑剂和经有机硅烷处理剂处理并干燥的玻璃纤维粉以及适量的稳定剂加入反应釜内，使其与釜内生成的钠代己内酰胺共混，并再按上述方法进行抽气减压除水20分钟，釜内温度达150℃左右，真空度为750毫米汞柱，釜内呈现大气泡后保持15分钟左右，然后打开反应釜孔盖，在常压下立即加入助催化剂甲苯二异氰酸酯，加入量为投入的己内酰胺量的千分之三，迅速搅匀后立即浇注到予先加热至165-175℃的模具中进行离心浇铸，约30-40分钟可完全聚合成型。这时对浇铸室内停止加热，待温度降至100℃以下时取出制品。为了消除制品的内应力，需再在140℃机械油内进行热处理，本发明工艺过程的关键（即主要特征）是对增强玻璃纤维粉的予处理以及添加的方法，在添加前，合乎规格的玻璃纤维粉需经5-25%浓度的有机硅烷处理剂处理，处理时间一般为20-60分钟;然后经干燥后使用，玻璃纤维粉添加于釜内。应注意添加后应再继续抽气减压除水。

本发明的优点就在于通过玻璃纤维粉的增强作用，材料的抗压和抗冲强度以及尺寸稳定性均显著提高，导热性能、耐磨性能也进一步提高。加入玻璃纤维增强的自润滑铸型尼龙其轴向和径向收缩率分别由MC尼龙基自润滑轴承材料的7.2%和4%下降到4.7和2.2%。磨损率经测试，原MC尼龙基自润滑轴承材料测试寿命为铸造青铜的50-100倍，而本发明的玻璃纤维增强自润滑铸型尼龙测试寿命为铸造青铜的200-400倍，其使用寿命明显提高。

本发明可用于工作温度低于100℃工况下低速、中速轻重载荷的无油润滑零件材料，如果在有油润滑条件下工作，其机械效率和应用范围将可得到进一步提高和扩大，通过组分配比的调节，本发明材料除作为轴承外，还可用于制作大型齿轮，减速器的蜗轮、轴套、托辊和托轮等零件。

实例    离心浇铸玻璃纤维增强自润滑铸型尼龙

（一）配比（见表1）

表1    离心浇铸玻璃纤维增强自润滑铸型尼龙配比

类别    材料名称    组分比（重量份）    备注